Binnenkort lanceert Europa zijn nieuwe Ariane 6 raket, die vele ruimtemissies met zich meebrengt, elk met een uniek doel, een unieke bestemming en een team thuis dat hen aanmoedigt. Of het nu gaat om het lanceren van nieuwe satellieten om terug te kijken en de aarde te bestuderen, om diep in de ruimte te kijken of om het testen van belangrijke nieuwe technologieën in een baan om de aarde, de eerste vlucht van de Ariane 6 zal de veelzijdigheid en flexibiliteit van deze indrukwekkende, zware draagraket laten zien.
Van de vele missies op de eerste Ariane 6 vlucht hebben er twee een heel ander doel dan de satellieten die worden gelanceerd: neerstorten op aarde en een splashdown ver van land in de Stille Oceaan. SpaceCase SC-X01 is gebouwd door ArianeGroup, hetzelfde bedrijf achter de Ariane 6 raket die hem de ruimte in zal sturen. SpaceCase blijft het grootste deel van de drie uur durende missie aan de bovenste trap van de raket vastzitten, maar zal slechts enkele minuten voordat de bovenste trap uit de dampkring verdwijnt, loskomen en op weg gaan naar een vurige, gecontroleerde vernietiging in de atmosfeer van de aarde. Terwijl de bovenste trap ontworpen is om onschadelijk op te branden, gaat SpaceCase SC-X01 de tegenovergestelde kant van menselijke engineering laten zien: het overleven van de intense hitte die ontstaat wanneer ruimtevaartuigen met snelheden van 28 000 km/u terugkeren naar de aarde.
Structurele hittebestendige koolstofhars.
De meeste ruimtevaartuigen die ontworpen zijn om terug te keren naar de aarde gebruiken ablatieve materialen - als de buitenste laag opwarmt, brandt deze op en wordt weggeblazen, waarbij de hitteopbouw wordt meegenomen, en naar de volgende laag tot de splashdown. SpaceCase SCX-01 gebruikt hetzelfde principe, maar het unieke is dat het hitteschild - gemaakt van koolstofhars genaamd NAXECO®-hars - ook de structuur is. Terwijl de meeste hitteschilden van ruimtevaartuigen zijn vastgelijmd of vastgeschroefd aan de structuur van het ruimtevaartuig, vaak in tegels, is het monolithische hitteschild van de SpaceCase SCX-01 de structuur van de capsule zelf. Dit heeft veel voordelen, van gewicht tot eenvoud en kosten.
Een paar minuten na het loskoppelen van de Ariane 6 bovenste trap, zal SpaceCase de hitte al beginnen te voelen met temperaturen buiten die 2400°C bereiken, de ontwerpers streven ernaar om de temperaturen binnen onder de 60 graden te houden voor de avionica... of bodemstalen in de toekomst. “Voor ons zal het eigenlijk niet heet genoeg zijn,” zegt Jérôme Bertrand, ArianeGroup projectleider voor SpaceCase en expert op het gebied van planetaire landingen, “ons materiaal kan meer aan, zoals terugkeer van Mars of de Maan met terugkeersnelheden van meer dan 40.000 km/u, maar voor een terugkeer van de aarde is dit het hoogste punt waarop we kunnen verwachten dat de temperaturen zullen stijgen.”
Om de kosten en de productietijd laag te houden, is SpaceCase eenvoudig van ontwerp. De innovaties in dit demonstratiemodel zijn onder andere de vorm van de capsule die gebruikt zou kunnen worden voor de terugkeer van monsters uit de ruimte of van een andere planeet - hij zal zich oriënteren met het hitteschild naar beneden vanwege de aerodynamische vorm om het ontwerp te bewijzen en het materiaal te testen.
Met een snelheid van 28 000 km/u zal SpaceCase snel de eindsnelheid bereiken - de snelste snelheid waarmee objecten kunnen vallen - en met een snelheid van 250 km/u neerstorten in de Stille Oceaan, ver weg van enige bewoning - ruwweg dezelfde snelheid die een passagiersvliegtuig nodig heeft om op te stijgen. Binnenin SpaceCase SC-X01 registreert de avionica de temperatuur van het hitteschild en de baangegevens en stuurt deze via satelliet naar het projectteam. Er zijn geen parachutes aan boord en het is niet de bedoeling om de hardware te bergen - dat zal voor een tweede missie zijn. Het team is van plan om plug-and-play CubeSats met standaardafmetingen in het voertuig te gebruiken voor volgende tests in de toekomst.
"De tekst ‘Do Not Open - Property of ArianeGroup’ op de SC-X01 is alleen voor het geval hij aanspoelt op het strand. We wilden dit project klein houden, voor een snelle turnaround,” zegt Jérôme, ‘voor dit project was het leerproces om SpaceCase snel te bouwen net zo belangrijk als de data die we zullen krijgen, we lijken in dit opzicht veel op YPSat.’ “Het is erg motiverend voor teams om aan dit soort projecten te werken,” besluit Jérôme, “door SpaceCase SC-X01 te bouwen hebben we wetenschappers al op ideeën gebracht, onlangs nog kwam er na een conferentie iemand naar me toe die zei dat ze SpaceCase graag zouden gebruiken om een massaspectrometer in onze capsule te installeren om wat wetenschap te doen tijdens het uitvoeren van een atmosferische binnenkomst op Jupiter.”
Foto: ESA/ArianeGroup
Bron: ESA
